东京都大学
Ho3+离子的十个f电子中的四个剩余电子如何结合的示意图
矩形和椭圆形分别表示三重态和单线态对
熵与
Ho3+离子的温度
学分:东京都大学 东京都大学的一位科学家首次应用数值方法捕捉到了f电子系统中被称为三通道近藤效应的量子现象的特征
Takashi Hotta教授展示了钬+3离子周围的电子如何与传导电子相互作用，并在超低温下产生预测的剩余熵值
这项工作还预测了可能显示这种效果的真实材料的种类
20世纪凝聚态物理学家面临的众多谜团之一是不纯金属电阻率的奇特案例
金属中的电阻很大程度上是由传导电子从因热能而经历振动的金属离子上散射而引起的
温度越低，振动越小，效果越弱；人们会认为金属的电阻率会随着接近绝对零度而下降
然而，当金属不纯时，情况并非如此
随着温度降低，电阻率在再次上升之前达到最小值
这种效应被称为近藤效应
Jun Kondo意识到这是由于磁性杂质通过一种被称为杂交的过程与传导电子相互作用
在20世纪60年代和70年代的无数次突破之后，物理学家开始意识到这只是开始
杂质和传导电子相互作用的方式实际上可能更复杂，尤其是当同一杂质可以与多个电子库相互作用时，这就是“多通道”近藤效应
诺齐尔和布兰丁在1980年的开创性工作展示了双通道近藤效应如何导致“非费米液体”行为
其中，非费米液体与高温超导性有关
现在，东京都大学的Takashi Hotta教授在立方钬化合物的数值模型中研究了三通道近藤效应
在钬3+离子的情况下，它们的最高能量电子在4f轨道中，这是原子周围的电子对可能占据的许多量子态的子集
六个填充低能态，而四个以不同的方式结合产生所谓的自旋单线态和自旋三线态；这些在图中显示，其中矩形是三重态，椭圆形是单重态，不同颜色的圆圈表示四个电子
这些结合在一起就产生了“自旋= 1”杂质，然后它可以同时与三种不同的传导电子源杂交
使用一种被称为数值重整化群方法的算法来模拟这个系统
Hotta在超低温下发现了一个残余熵，其精确值由三通道近藤效应预测
重要的是，这项新工作对可能发现三通道近藤效应的真实材料进行了预测，1-2-20种化合物由1份钬、2份过渡金属和20份铝或锌组成
真实实验系统的指标，其中的效果可能会被看到，有望为寻找奇异的量子基态注入新的兴奋，并有发现新的非费米液体及其潜在应用的空间
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